H$_2$ + H$_2$O -> H$_4$O：在小尺寸富勒烯中合成超氢化水？

纳米尺度限域为引发一些在开放空间中无法发生的特殊反应提供了理想平台。直观上，H2 与 H$_2$O 不能反应。本文中，通过利用小尺寸富勒烯（C$_{24}$、C$_{26}$、C$_{28}$ 和 C$_{30}$）作为纳米反应器，我们借助第一性原理分子动力学模拟证明，在常温常压下利用 H2 和 H$_2$O$可轻易形成超氢化水物种 H$_4$O。H$_4$O 分子在笼腔中自由旋转，并在模拟过程中保持其结构。进一步的理论分析表明，富勒烯中的 H$_4$O 在热力学和化学性质上均具有高稳定性，这可由 H$_4$O 与富勒烯之间的电子转移加以解释。本工作凸显了利用富勒烯作为纳米反应器以提供限域约束来实现非常规化学的可能性。